带裂纹自增强设备的疲劳寿命估算

文中分析了内壁含有纵向裂纹的厚壁圆筒的应力强度因子的表达式,指出其中自由表面影响系数的Newman-Raju解是计算厚壁圆筒疲劳裂纹扩展寿命的首选表达式,同时还指出自增强处理能大幅度提高疲劳裂纹的扩展寿命,100%的超应变处理有最长的疲劳寿命。     

局部自增强厚壁筒中非对称裂纹的应力强度因子

虽然已有许多文献给出了厚壁筒多条裂纹应力强度因子的计算方法和计算公式,但还没有见到关于局部自增强厚壁圆筒中压缩残余应力引起的多条非对称裂纹应力强度因子的文献发表,本文推导了用权函数法计算这种裂纹的应力强度因子的计算公式,借助于已经发表的其它载荷情况下的有限元结果,对一个大的裂纹几何参数根据权函数公式计算了其应力强度因子,可供从事这方面工作的工程技术人员参考。     

单层厚壁圆筒的自增强损伤研究

摘要用损伤变量研究自增强厚壁圆筒产生自增强的过程,引入损伤有效应力的概念,结合自增强厚壁圆筒的结构特点,建立了单层厚壁圆筒的损伤自增强模型。给出了损伤区和弹性区的应力表达式、损伤自增强压力、外壁环向应变与损伤自增强残余应力等表达式。借助于25Cr2MoV材料的自增强实验数据对损伤自增强模型进行了测算,结果表明,损伤自增强模型与理想弹塑性模型、双线性硬化模型相比更接近于实测值。重要意义在于可能产生新的单层厚壁圆筒的研究方向。     

单裂纹对自增强厚壁筒的影响研究

分析了无裂纹时厚壁筒的应力计算方法,介绍了裂纹尖端位移外推的数值计算方法,采用Ansys软件研究了径比为1.7、裂纹长度为1 mm的厚壁筒在未自增强施加工作压力、自增强处理与自增强后施加工作压力三种工况下相对于无裂纹厚壁筒时的应力变化规律。并分析了裂纹前缘自由表面的张开位移及裂尖应力强度因子。结果表明:裂纹的存在只影响厚壁筒在裂尖沿扩展方向一定长度范围内的应力大小与分布;经自增强处理后施加工作压力产生在裂纹尖端前缘自由表面处沿厚度方向张开度明显小于未自增强处理,对其尖端应力强度因子与裂纹前缘张开位移值的计算可由前两种工况计算下叠加而成。     

拉压异性材料厚壁圆筒的最佳自增强分析

本文运用莫尔屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了依赖于材料拉压比的厚壁圆筒的最佳弹塑性界面半径、最佳自增强内压。并分析了自增强对高压容器承载能力的影响。     

基于损伤理论的单层厚壁圆筒自增强弹塑性交界面半径Rc 的确定

在自增强技术中,确定最佳弹塑性界面半径是关键。在利用自增强理论设计计算超高压容器时,最佳自增强处理压力、最佳弹塑性界面半径是主要的参数。笔者分别采用理想弹塑性模型和损伤模型对三种不同规格的厚壁圆筒进行了计算,并与同参数的理想弹塑性模型和实际测得的弹塑性交界面半径值进行了对比,从而说明本论文给出的的基于损失的厚壁圆筒弹塑性交界面半径计算思路是正确的,为将来准确预测和控制自增强容器残余应力,提供了理论依据。     

自增强三维高压油管的疲劳寿命预测

基于弹塑性理论的自增强技术可以提高高压油管的使用寿命.对三维高压油管进行了弹塑性有限元分析,通过计算油管的残余应力,探讨了自增强技术在提高油管寿命方面的研究与应用.对不同自增强压力下的油管在工作压力作用下最大应力值进行比较,确定了最佳自增强压力.基于应力-寿命法,应用MSC.Fatigue软件对自增强前后高压油管的疲劳寿命进行预测,结果表明自增强后三维高压油管的疲劳寿命与未进行自增强处理油管的疲劳寿命分布有着明显的差异,自增强前最小疲劳寿命区位于内壁,而自增强后最小疲劳寿命区分布在壁间,自增强技术使油管最小疲劳寿命提高了5倍以上.     

基于统一强度理论的拉压异性材料厚壁圆筒的自增强分析

运用统一强度理论对承受内压的拉压屈服强度不同材料的厚壁圆筒进行了自增强分析,得到了适用于多种材料的厚壁圆筒弹性区与塑性区中的应力分布,残余应力分布及合成应力分布的统一解析式,分析得出了最佳弹塑性半径和最佳自增强内压的统一解析解     

自增强残余应力松弛的试验研究

针对高压聚乙烯反应管的正常服役条件 ,对 2 5Cr2MoV钢制自增强厚壁圆筒在循环压力和均匀温度场单独和综合作用下的残余应力松弛进行模拟试验 ,建立了自增强残余应力松弛量的工程算式 .研究表明 ,在高压聚乙烯反应管开停工的循环载荷和 34 0℃时的均匀温度场作用下 ,2 0年内管内壁自增强残余应力衰减量与初始残余应力值的比率在 5 3%以下 .     

计算自增强厚壁圆筒中应力强度因子的权函数法

对于自增强处理过的含有多条裂纹的受内压圆筒，其有效应力强度因子可以通过叠加由内压和压缩残余应力单独引起的应力强度因子而得到。到目前为止，对于局部自增强（超应变度小于１００％）的情况，只有很少的计算结果可以利用。文中用权函数法，对一个大范围的裂纹几何参数和多种超应变度的自增强进行了计算，给出了多条对称裂纹的应力强度因子的数值结果。     

计算自增强厚壁圆筒中应力强度因子的权函数法

对于自增强处理过的含有多条裂纹的受内压圆筒，其有效应力强度因子可以通过叠加由内压和压缩残余应力单独引起的应力强度因子而得到。到目前为止，对于局部自增强（超应变度小于１０％）的情况，只有很少的计算结果可以利用，文中用权函数法，对一个大范围的裂纹几何参数和多种超应变度的自增强进行了计算，给出了多条对称裂纹的应力强度因子的数值结果。     

松套圆筒自增强分析

本文应用塑性力学方法,分析了松套圆筒的自增强压力,以及筒间初始间隙与各层圆筒屈服尺寸之间的关系,这些关系式可为松套圆筒自增强技术提供理论依据。为了不致使圆筒变形过大,本文限制各层圆筒在自增强过程中不发生无限制的塑性流动,从而在对各层套筒的径比提出一定限制的条件下,得出了某些可供试验及设计应用的计算公式。     

高压聚乙烯管式反应器自增强数值设计

高压管式反应器属于受内压的厚壁圆筒,因在高温高压条件下长期操作,受腐蚀及压力波动的影响,在高温高压工况下会突发泄漏或爆炸,造成人员伤亡和财产损失。采用数值模拟和实验研究相结合的方法,利用自增强计算得出聚乙烯管反应器的管壁应力与估算径比K值的相关性,进而合理提高弯管的疲劳极限。     

摩擦型高强螺栓单面搭接连接微动疲劳裂纹寿命研究

摩擦型高强螺栓连接件在土木工程领域应用广泛,采用10组连接件疲劳试验结合有限元分析得到了其疲劳寿命及裂纹扩展路径.由于疲劳破坏本质上是裂纹萌生和扩展的结果,故将疲劳寿命分为裂纹萌生和扩展寿命两部分.基于螺栓连接件的裂纹扩展三维有限元模型,运用Python语言实现了初始裂纹的自动扩展,获得了疲劳裂纹扩展寿命.进而,基于有限元分析和疲劳寿命试验结果对萌生寿命FFD_(max)-N_i模型中的参数进行了识别.由此发展了一种基于裂纹扩展的高强螺栓连接件疲劳寿命预测方法,据此计算的总寿命分布于两倍误差分散带内,具有较好的精度.     

内压圆筒中表面裂纹的疲劳扩展和断裂分析研究

本文讨论了当前流行的内压圆筒表面裂纹疲劳扩展和断裂强度的部分解法与公式．并对五只国产气瓶进行了疲劳试验。应用上述所讨论的公式总结疲劳扩展的规律性，分别得出国产气瓶用钢（４０Ｍｎ２Ａ和 ４２Ｍｎ２Ａ正火）的疲劳特性常数 ｎ和 Ｃ．并用所得结果计算了４条裂纹的疲劳寿命，将它们与实测寿命作了比较，标准误差在±１７％以内。     

CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数研究

钢结构在运行一段时间后,其母材或焊缝附近易产生裂纹,因此需要对裂纹进行修复以延长使用寿命.文中研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数.首先采用粘结力理论,建立CFRP加固裂纹钢板的有限元模型,计算得到裂纹尖端的应力强度因子;然后进行4组对比疲劳试验,利用试验数据和Paris公式计算材料常数C和n,将计算的应力强度因子代入Paris公式预测试件的疲劳寿命;最后利用有限元模型对CFRP加固的刚度、长度、宽度等加固参数进行了研究.结果表明:根据有限元模型计算的应力强度因子幅和Paris公式可以准确预测CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命;CFRP加固可以减小裂纹尖端的应力强度因子,有效提高裂纹钢板的疲劳寿命.     

自紧身管疲劳寿命的概率断裂力学分析

该文基于概率断裂力学理论和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟给出了自紧身管疲劳寿命的可靠性分析方法。实例分析结果表明，身管疲劳寿命远大于其弹道寿命，内裂纹寿命结果大于外裂纹情形，对数正态分布为疲劳寿命的最佳分布。     

自紧身管疲劳寿命的概率断列力学分析

该文基于概率断裂力学理论和ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟给出了自紧身管疲劳寿命的可靠性分析方法，实例分析结果表明，身管疲劳寿命远大于其弹道寿命，内裂纹寿命结果大于外裂纹情形，对数正态分布为疲劳寿命的最佳分布。     

油气管线裂纹型缺陷的疲劳寿命预测

利用文献数据,采用Paris公式计算和分析含轴向表面裂纹的油气输送用X60管线钢的疲劳裂纹扩展过程,通过对比含裂纹缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验结果,对所采用的基于失效评定图技术的含裂纹缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果进行了间接的试验验证.结果表明,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与试验结果相吻合,采用小试样测试结果经Newman法修正后进行油气输送管道的疲劳寿命计算和分析是可行的.     

自增强圆筒强度的计算方法及试验研究

对自增强圆筒进行x射线外表面切向残余应力测量,在模型考虑材料反向屈服后的强化现象和鲍辛格效应影响的基础上,给出了自紧圆筒强度的计算方法.实验表明,理论计算与实测结果符合较好.